O que é uma fila de mensagens?

As filas de mensagens armazenam “mensagens” ou pacotes de dados que as aplicações criam para serem usados por outras aplicações na ordem em que são transmitidos até que a aplicação consumidora possa processá-los. Isso permite que as mensagens aguardem com segurança até que a aplicação receptora esteja pronta. Assim, se houver um problema com a rede ou com a aplicação receptora, as mensagens na fila não serão perdidas.

Esse modelo, conhecido como mensagens assíncronas, evita a perda de dados e permite que os sistemas continuem funcionando se houver falha nos processos ou nas conexões. Isso permite que os desenvolvedores mantenham processos e aplicações separados, mantendo suas comunicações independentes e orientadas por eventos para tornar a arquitetura mais confiável.

As filas de mensagens estão disponíveis em soluções de mensagens em várias opções de implementação, incluindo dispositivos físicos otimizados, serviços de nuvem, mainframes e como software.

As soluções de enfileiramento de mensagens são muito usadas em todos os setores. Elas trazem uma série de benefícios tanto para desenvolvedores quanto para administradores de sistemas, incluindo os seguintes:

• Entrega confiável de mensagens: o uso de uma fila de mensagens pode garantir que as mensagens críticas para os negócios entre aplicações não sejam perdidas e que sejam entregues ao destinatário apenas uma vez. Com essa funcionalidade implementada, a lógica adicional de eliminação de duplicação ou prevenção de perdas é desnecessária.
  
  
• Conectividade entre aplicações: algumas soluções de fila de mensagens podem lidar com criptografia de mensagens, transacionalidade e outros aspectos de comunicação entre aplicações e serviços. Isso simplifica o desenvolvimento de aplicações e permite que arquiteturas díspares trabalhem juntas.
  
  
• Versatilidade: as soluções de fila de mensagens podem ser compatíveis com várias linguagens, como Java, Node.js, COBOL, C/C++, Go, .NET, Python, Ruby e C#. Também podem ser compatíveis com várias interfaces de programação de aplicativos (APIs) e protocolos, incluindo MQTT, AMQP, REST e muitas outras.
  
  
• Resiliência: as mensagens assíncronas garantem que falhas específicas de aplicações não afetem o sistema. Se um componente do sistema parar de funcionar, todos os outros poderão continuar interagindo com a fila e processando mensagens. Isso diminui a chance de que a estabilidade de todo o sistema seja afetada pela falha de uma parte.
  
  
• Segurança aprimorada: uma fila de mensagens pode conseguir identificar e autenticar todas as mensagens. Em algumas soluções de fila de mensagens, elas podem ser configuradas para criptografar mensagens em repouso, em trânsito ou de ponta a ponta. Isso pode contribuir para a segurança geral das aplicações e da infraestrutura.
  
  
• Transferências de arquivos integradas: algumas soluções de fila de mensagens trazem funcionalidades adicionais, como a capacidade de transferir arquivos. Isso pode servir como alternativa ao FTP em empresas onde tais soluções são usadas.

Os ambientes de computação empresarial de hoje são complexos e altamente descentralizados. O serviço de mensagens facilita a integração de aplicações e serviços em diversas plataformas, fornecendo uma estrutura de mensagens compartilhada que seja única, robusta e segura. Isso gera proteção contra perda de dados e garante que os sistemas continuem funcionando mesmo com conectividade instável.

As filas de mensagens são especialmente adequadas para integrar sistemas de back-end locais com serviços de nuvem. Nas arquiteturas de nuvem, as aplicações geralmente são divididas em componentes pequenos e independentes. Isso facilita a criação e a programação delas, além de facilitar o gerenciamento de seu desempenho. As filas de mensagens permitem que essas aplicações dissociadas em nuvem se comuniquem entre si ou com sistemas locais.

O enfileiramento de mensagens aumenta a resiliência da arquitetura porque as mensagens podem ter persistência. Isso significa que elas ficam armazenadas no disco até que o serviço que recebe a mensagem confirme o processamento. As filas de mensagens podem ser usadas em cenários que exigem altos níveis de segurança, tolerância a falhas e precisão, como processamento de transações financeiras, reservas de viagens aéreas ou atualização de registros de pacientes na área da saúde.

As filas de mensagens também podem ser usadas para permitir que aplicações e sistemas que residem em diferentes nuvens (seja nuvem pública ou nuvem privada) se comuniquem, mesmo que estejam situados em países diferentes ou até em continentes distantes. O uso de uma fila de mensagens aumenta a tolerância a falhas e pode ser usado para evitar que os dados sejam duplicados ou perdidos em sistemas geográfica e tecnicamente díspares. Como cada serviço dentro do sistema é dissociado ou logicamente separado dos demais, cada um pode continuar funcionando se outros serviços ou aplicações falharem ou pararem.

As filas de mensagens funcionam em aplicações díspares, como registros móveis, de IoT e de sistemas de transações tradicionais. Elas também são compatíveis com várias plataformas, como virtual machines e contêineres, e podem permitir a integração entre aplicações legadas e as soluções mais recentes da atualidade.

As filas de mensagens utilizam um padrão de mensagens ponto a ponto, em que uma aplicação (chamada remetente) envia uma mensagem à fila e outra aplicação (chamada destinatária) recebe a mensagem da fila e a processa. É necessário manter uma relação direta e exclusiva entre o remetente e o consumidor, garantindo que cada mensagem seja consumida uma única vez.

Se suas aplicações exigirem que as mensagens sejam distribuídas para várias partes, várias filas de mensagens poderão ser combinadas ou um modelo de mensagens de publicação/assinatura (pub/sub) poderá ser usado.

Em serviços de mensagens do tipo publicação/assinatura, a aplicação que produz a mensagem é chamada de publicadora e as aplicações que a utilizam são as assinantes. Cada mensagem é publicada em um tópico, e cada aplicação assina esse tópico recebe uma cópia de todas as mensagens publicadas nele.

A maioria das soluções de middleware de mensagens é compatível com os modelos de fila de mensagens (ponto a ponto) e de publicação/assinatura.

Um barramento de mensagens, que é um tipo de barramento de serviço empresarial ou ESB, permite que os serviços acessem dados amplamente, mantendo-se desacoplados e operando de forma autônoma em uma arquitetura distribuída. Ao empregar um barramento de mensagens, você deve garantir que todos os serviços ou aplicações compartilhem tipos de dados comuns, um conjunto de comandos unificado e protocolos de comunicação padronizados, mesmo que tenham sido escritos em linguagens diferentes. Os consumidores podem determinar como usam as mensagens.

Se aplicações dissociadas tiverem que se comunicar por meio de um barramento de mensagens, as mensagens devem ser transformadas para que sejam todas do mesmo tipo. Por outro lado, as filas de mensagens transportam mensagens, sejam elas de tipos iguais ou distintos.

Os aplicativos podem se comunicar diretamente por meio de serviços da web ou APIs baseados em protocolos padrão, como SOAP (Simple Object Access Protocol) ou HTTP, em vez de através de middleware de mensagens. Os serviços da web são amplamente usados em sistemas distribuídos, que são relativamente simples e fáceis de implementar, tornando-os uma alternativa viável às filas de mensagens em determinados casos de uso e cenários.

Entretanto, ao contrário das filas de mensagens, os serviços da web não podem garantir a entrega de mensagens. Se o servidor ou a conexão falhar, você deverá criar o recurso para tratar o erro no cliente. Os serviços da web também não possuem modelos de distribuição de publicação/assinatura. O middleware de mensagens oferece maior tolerância a falhas e melhor capacidade de lidar com tráfego intenso ou picos de atividade.

Para saber mais sobre quando usar APIs, quando usar serviços de mensagens ou quando usar ambas, consulte “Uma introdução a APIs e serviços de mensagens”.

Os bancos de dados podem ser usados como uma alternativa às filas de mensagens em determinadas situações. No entanto, eles servem a finalidades diferentes e na maioria das vezes não são prontamente intercambiáveis. Os bancos de dados são mais usados para armazenamento e permitem acessar as mesmas informações repetidas vezes. As filas de mensagens não podem ser usadas para fins de armazenamento. Depois que uma mensagem é consumida, ela é excluída da fila.

Projetar funcionalidades semelhantes a uma fila de mensagens em um banco de dados é possível, mas exige muito esforço e conhecimento de programação. Os bancos de dados só podem ser usados para replicar estruturas de fila simples e não são escaláveis para aplicações maiores.

Confira “Uma breve visão geral do cenário de bancos de dados” para saber mais sobre bancos de dados e seus recursos.

O enfileiramento de mensagens é tradicionalmente administrado por equipes dedicadas dentro da TI. Mas a entrega “como serviço”, com uma fila de mensagens hospedada na nuvem, permite que indivíduos ou usuários de unidades de negócios (LOB) solicitem mudanças na infraestrutura de mensagens por conta própria, por meio de um portal, o que pode aumentar a agilidade.

O enfileiramento de mensagens como serviço funciona naturalmente bem em arquiteturas sem servidor ou de microsserviços, comuns no desenvolvimento nativo da nuvem. Como é oferecido em um modelo de serviço hospedado na nuvem, o provedor de nuvem cuida de todo o provisionamento, instalação e manutenção da infraestrutura de mensagens, e ela é hospedada na nuvem.

Esses tutoriais ajudarão se você ainda está começando no desenvolvimento de aplicações que se comunicam por meio do IBM MQ:

• Fundamentos do MQ: introdução ao IBM MQ
• Preparar, atenção, conectar! Conectar uma aplicação MQ simples a um gerenciador de filas

Esses recursos adicionais fornecerão uma visão geral mais abrangente:

• Curso de fundamentos para desenvolvedores do IBM MQ
• Folha de dicas de MQ para desenvolvedores
• Melhores práticas de MQ para facilitar sua vida